Scientifique réglant des miroirs pour superposer le faisceau d’un laser à cascade quantique à celui d’un laser à CO2

Scientifique réglant des miroirs pour superposer le faisceau d’un laser à cascade quantique à celui d’un laser à CO2 et les diriger sur un photodétecteur. Cela va permettre d’asservir la phase du laser à cascade quantique sur celle du laser à CO2 et ainsi de recopier les qualités de ce dernier, qui sert de référence. On peut alors obtenir un laser à cascade quantique de pureté spectrale exceptionnelle avec lequel il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils.

Intérieur d’un laser à CO2

Intérieur d’un laser à CO2. La pureté spectrale de ce type de laser est d’une qualité exceptionnelle. Avec, il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils.

Scientifique remplissant d’azote liquide un réservoir permettant de refroidir un photodétecteur

Scientifique remplissant d’azote liquide un réservoir permettant de refroidir un photodétecteur. Le refroidissement du photodétecteur permet d’empêcher l’agitation thermique qui, à température ambiante, saturerait la réponse du photodétecteur.

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser dans une cavité Fabry-Perot contenant des molécules de tétroxyde d’osmium

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser dans une cavité Fabry-Perot constituée de deux miroirs se faisant face. Des molécules de tétroxyde d’osmium sont introduites dans cette cavité. Sur le laser est posé le lecteur d’une jauge mesurant la pression dans la cavité et permettant de contrôler la quantité de tétroxyde d’osmium injecté. La fréquence de vibration de ces molécules sert alors de référence pour stabiliser la fréquence du laser à CO2. Une fois stabilisé en fréquence, la pureté spectrale de ce laser à CO2 est d’une qualité exceptionnelle. Avec, il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils. Ce laser à CO2 est utilisé pour l’expérience de mesure de la constante de Boltzmann, liée à la redéfinition des unités (kelvin). Il s’agit à ce jour de l’expérience la plus sensible réalisée dans une unité du CNRS.

Scientifique réglant un dispositif électronique de contrôle de la fréquence d’émission d’un laser CO2

Scientifique réglant un dispositif électronique de contrôle de la fréquence d’émission d’un laser CO2. La manipulation a pour but d’enclencher l’asservissement de celui-ci sur le signal d’absorption d’une molécule utilisée comme référence. La pureté spectrale de ce laser à CO2 est alors d’une qualité exceptionnelle. Combiné à un dispositif de jet moléculaire, cette expérience permet des mesures d’énergie de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs.

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser à CO2 dans une cavité Fabry-Perot

Scientifique réglant des composants optiques pour aligner le faisceau d’un laser à CO2 (enceinte bleue à droite de l’image) dans une cavité Fabry-Perot constituée de deux miroirs se faisant face. Des molécules de tétroxyde d’osmium sont introduites dans cette cavité. Leur fréquence de vibration sert alors de référence pour stabiliser la fréquence du laser à CO2. Une fois stabilisé en fréquence, la pureté spectrale de ce laser à CO2 est d’une qualité exceptionnelle. Avec, il est possible de mesurer des fréquences de vibrations moléculaires très précises, jusqu’à 14 ou 15 chiffres significatifs. Ceci permet de mettre en évidence des effets physiques très subtils.

Enceinte à vide dans laquelle sont produits des jets de phases gazeuses de molécules polyatomiques complexes

Enceinte à vide dans laquelle sont produits des jets de phases gazeuses de molécules polyatomiques complexes comme des organométalliques contenant des atomes lourds, par exemple le rhénium. Ces systèmes moléculaires sont sondés avec des lasers moyen-infrarouge dont le faisceau traverse l’enceinte. L’étude d’espèces chirales (molécules possédant deux configurations possibles, images l’une de l’autre dans un miroir) de cette sorte a pour but de mettre en évidence la différence d’énergie infime prédite entre les deux configurations et ainsi de tester les lois fondamentales de la nature ou d’éclairer la question de l’homochiralité biologique.

Alignement du faisceau d’un laser CO2

Scientifique réglant le diaphragme pour l’alignement du faisceau d’un laser CO2, invisible à l’oeil nu. Une fois aligné, il traverse une enceinte à vide dans laquelle sont produits des jets de molécules organométalliques contenant des atomes lourds, comme par exemple le rhénium. Il est utilisé pour des mesures spectroscopiques de précision sur des molécules complexes et permet notamment l’étude d’espèces chirales (molécules possédant deux configurations possibles, images l’une de l’autre dans un miroir). Cette étude a pour but de mettre en évidence la différence d’énergie infime prédite entre les deux configurations et ainsi de tester les lois fondamentales de la nature ou d’éclairer la question de l’homochiralité biologique.

SPECTROSIM : simulator of the interaction between radiation and a two-levels atom

This software is a computer program whose purpose is to simulate the interaction between radiation and a two-levels atom. For each set of parameters, it gives the curve showing variations of the probability of transition between the two atom levels versus the radiation frequency and an order of magnitude of the frequency
stability. It si mainly dedicated to training (or scientific mediation).

=> Free acces to the program: http://www.first-tf.com/spectrosim/

=> User guide.

26th General Conference on Weights and Measures (CGPM)

The 26th General Conference on Weights and Measures (CGPM) took place in Versailles in November 2018. At this meeting, the CGPM to approved a resolution to revise the definitions of the International System of Units, the SI, which is based on the second, the metre, the kilogram, the ampere, the kelvin, the mole and the candela (the SI base units).
Over the last 50 years, scientists have measured constants of nature, such as the speed of light and the Planck constant, with increasing accuracy; indeed the metre was already redefined back in 1983 in terms of the speed of light. The inherent stability of these constants make them ideal for underpinning new definitions of the SI units and preparing the measurement system to meet the future demands of science and technology.
The SI will be based on seven physical constants, and thus inherently stable. Most notably, this will mark the end of the last remaining physical artefact in the SI system – a cylinder of metal known as the International Prototype of the Kilogram.
The work needed to reach this point has taken many years, and has been a truly international effort. The universality of access that it will afford has been a long-standing goal for the metric system, dating back more than 200 years.
=> More d’information.